A radiação solar que atinge o planeta em uma hora é suficiente para satisfazer a demanda energética global durante um ano inteiro. Dessa forma, encontrar maneiras de converter essa energia em energia elétrica e utilizá-la em  nossas atividades diárias tem sido um dos grandes desafios da comunidade científica. Atualmente, nas residências são utilizadas duas abordagens distintas: Aquecedores solares para água e painéis fotovoltaicos para geração de energia elétrica. Enquanto o primeiro já se encontra bastante difundido na sociedade brasileira, a segunda abordagem começa a ganhar espaço no mercado com a queda nos preços de seus equipamentos.

Enfim, como funcionam os sistemas de geração de energia solar fotovoltaica?

Painéis fotovoltaicos

Embora existam diferentes tecnologias de células fotovoltaicas, a mais difundida e largamente utilizada são as células à base de silício cristalino. Essas células possuem uma camada positiva (com falta de elétrons) e uma camada negativa (com excesso de elétrons), que dão origem a um campo elétrico. Quando os fótons da luz solar atingem a célula, elétrons são “arrancados” dos seus átomos e orientados pelo campo elétrico. Com a conexão de várias dessas células (usualmente 36, 60 ou 72 ligadas em série) constroi-se o módulo fotovoltaico. Ao ligar as células a condutores externos, obtém-se uma corrente elétrica de intensidade proporcional à da radiação incidente.

sistema fv julio

Painéis fotovoltaicos.

Devido às características dos módulos fotovoltaicos, a energia elétrica gerada é do tipo contínua (DC). Esse tipo de energia elétrica é similar a uma pilha, na qual os elétrons fluem sempre em um mesmo sentido, do pólo negativo para o positivo.

Devido ao menor custo para a distribuição, foi adotado para as redes de transmissão a energia elétrica alternada (AC). Nesse tipo de corrente elétrica os polos negativos e positivos oscilam, fazendo com que o fluxo de elétrons altere de sentido em frações de segundos. Dessa forma, para que os painéis fotovoltaicos possam fornecer energia para nossas casas, é necessário que a energia DC seja convertida para AC. Isso é feito por equipamentos chamados Inversores.

Inversores

Inversor

Inversor

Além da conversão da energia DC em AC, os inversores são responsáveis por controlar todo o sistema de geração de energia fotovoltaica, garantindo a operação no ponto de máxima potência. Esses equipamentos fornecem todas as estatísticas de geração, como tensões e correntes DC e AC, produção energética, etc.

Os inversores atuais apresentam ferramentas interativas para acompanhamento do desempenho do sistema fotovoltaico via internet e smartphone.

Como funciona a energia solar

Em um sistema de geração de energia solar, a luz do sol incide sobre os módulos, que convertem esta energia em corrente contínua (1). Esta corrente é então direcionada para o inversor, que a converte em corrente alternada (2). Então, essa energia pode ser usada em sua casa (3).

como funciona a energia solar residencial

Durante o dia, enquanto o sistema tem maior geração de energia, o consumo é menor, já que a maioria das pessoas não se encontram em suas residências. Por outro lado, à noite, quando o sistema não está gerando, normalmente estamos em casa com a família consumindo energia elétrica. O excedente de energia gerada durante o dia pode ser armazenado em um banco de baterias ou injetado na rede de distribuição.

A energia excedente gerada durante o dia é enviada para a rede de distribuição e utilizada por outros usuários, gerando créditos para o proprietário do sistema fotovoltaico (4). Durante a noite, o consumidor irá utilizar a energia fornecida pela companhia de energia elétrica de sua região. Um medidor bidirecional, instalado pela distribuidora sem custo para o consumidor, permite medir tanto a energia injetada na rede pelo sistema fotovoltaico quanto a energia consumida da rede. Os créditos obtidos da energia injetada na rede são usados para compensar a energia que foi consumida da rede de distribuição. Assim, o consumidor pagará à companhia de distribuição local apenas o que utilizar acima do valor gerado pelo seu sistema de energia solar. Caso a geração em um mês seja superior ao consumo, o excedente é transformado em créditos que podem ser usados em até 60 meses (5 anos). Deve-se ressaltar que há um valor mínimo da conta de luz a ser pago à concessionária, esse valor é denominado custo de disponibilidade e é referente ao uso da rede.

Foto: David TREBOSC under a CC BY-ND 2.0 license.

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